Industrielle Automation 3/2019

Genauer als das
menschliche Auge
Produktionsabweichungen innerhalb
eines zehntel Millimeters erkennen
Ein Technologieunternehmen hat sich auf
die Entwicklung von vollautomatischen
3D-Inspektionszellen spezialisiert, die
direkt an der Fertigungsanlage eingesetzt
werden können. Spezielle 3D-Kameras
nehmen mit großer Genauigkeit
komplexe Bauteile unter die Lupe –
und das in weniger als 30 Sekunden.
Das erhöht die Autonomie und
sorgt neben einer deutlichen
Zeitersparnis auch für die
Vermeidung von Fehlern.
Das Technologieunternehmen SenseIT
entwickelt vollautomatische 3D-Inspektionszellen,
die mit Stereo-3D-Kameras von
Ensenso ausgestattet sind. Das System prüft
und validiert die Vollständigkeit zusammengesetzter
Produkte bis zur Größe eines
Schuhkartons und ist bei der Fehlerer kennung
äußerst präzise. Dies betrifft alle Arten von
Fehlern, die während der Produktion oder
des Transports auftreten können: Gebrochene
oder fehlende Teile, Verformungen,
Zerspanungsmaterial, Vertiefungen oder
übermäßige Grate.
„Bei der Entwicklung der 3D-Inspektionszelle
Val-IT Flex haben wir die Vorteile der
3D-Messtechnik optimal umgesetzt. Dafür
haben wir drei Stereo-3D-Kameras von
Ensenso implementiert. Aufgrund der 3D-
Technologie des Herstellers sind wir in der
Lage, Abweichungen innerhalb eines zehntel
Millimeters zu erkennen. Das ist mehr, als
das menschliche Auge kann“, erklärt Anouar
Manders, Mitbegründer von SenseIT.
Spezielle Algorithmen suchen
nach Bildpunkten
Die Val-IT Flex-Zelle besteht aus einem
Drehtisch und drei Kameras vom Typ N35
3D von Ensenso. Das zu prüfende Bauteil
wird auf den zylindrischen Drehtisch mit
einem Durchmesser von 440 und 240 mm
Höhe gelegt und von allen Seiten aufgenommen.
Während einer vorprogrammierten,
vollständigen 360°-Drehung erzeugen die
Kameras eine hochauflösende Punktewolke
des Bauteils. Das Objekt wird dabei mit
unterschiedlichen Integrationszeiten aufgenommen,
um der Varianz der Bauteileigenschaften
gerecht zu werden.
Die Kameras arbeiten dabei nach dem
Prinzip des räumlichen Sehens (Stereo Vision),
das dem menschlichen Sehvermögen
nachempfunden wird. In jedem Gerät befinden
sich zwei 2D-IDS-Kameras, um die Szene
aus unterschiedlichen Positionen betrachten
zu können. Obwohl der Bildinhalt beider
Kamerabilder identisch scheint, weisen sie
Unterschiede in der Lage der betrachteten
Objekte auf. In einem Bildvergleich suchen
spezielle Algorithmen durch Matching nach
identischen Bildpunkten und visualisieren
ihre Verschiebung mit allen gefundenen
Unterschieden in einer Disparity-Map. Diese
wird anschließend für die Berechnungen von
Tiefeninformationen für die resultierende
Punktewolke verwendet.
Der lichtstarke Projektor der Kameras
sorgt für eine genaue, schnelle und zuverläs
sige Erfassung des zu prüfenden Bauteiles.
Durch eine Textur-Projektion werden auch
bei schwierigen Lichtver hältnissen, glatte
oder spiegelnde Objekte beziehungsweise
Objekte mit nur schwach vorhandenen
Strukturen kontrastreich abgebildet, was
wiederum beim Matching die Genauigkeit
erhöht.
Die integrierte FlexView-Technik ermöglicht
zudem minimale Verschiebungen der
projizierten Textur auf der Objektoberfläche
des Bauteiles, wodurch die Hilfsstrukturen
variieren. Zur Verschiebung der Textur wird
ein Piezoelement verwendet, das die Patternmaske
im Lichtstrahl verschieben kann.
Die Kombination mehrerer Bilder derselben
Szene, aufgenommen mit unterschied lichen
Strukturen, erhöht die Anzahl von Bildpunkten.
Dadurch wird eine größere Auflösung
erzielt. Alle gefundenen Punkte werden zu
einer kompletten, hochaufgelösten 3D-Darstellung
in Form einer Punktewolke des Bauteils
zusammengefügt.
Innerhalb der Val-IT Flex Inspektionszelle
wird diese dann mit einem CAD-Referenzmodell
und Projektionen des Produkts
ver glichen. Für die Erfassung und Verarbeitung
der Punktewolke verwendet SenseIT
die 3D-Machine-Vision-Algorithmen der
Bildverarbeitungsbibliothek Halcon von
MVTec. Darüber hinaus hat das Unternehmen
spezifische Mess- und Verarbeitungs-
Dipl. - Ing. (FH) Heiko Seitz, Technischer
Redakteur bei der IDS Imaging Development
Systems GmbH in Obersulm
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